發(fā)布時間：2020-11-16 09:50

　　 不同于以光合作用為基礎進行物質轉化和能量流動的沿岸淺海生態(tài)體系,深海極端環(huán)境存在一種基于化能合成作用的生態(tài)系統(tǒng),其同樣孕育著繁茂的生物群落�；茏责B(yǎng)微生物作為初級生產(chǎn)者,氧化環(huán)境中的硫化氫、甲烷等物質為整個生態(tài)系統(tǒng)提供營養(yǎng)物質和能量。深海偏頂蛤(Bathymodiolus platifrons)是深�；芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢種,也是深海共生體系研究的模式物種,其通過足絲粘附于自生碳酸鹽巖等硬質基底,對海洋環(huán)境具有廣泛適應性。與淺海貽貝通過過濾海水中的浮游生物和顆粒有機物獲取食物的方式不同,深海偏頂蛤鰓上皮細胞-特化細胞(bacteriocytes)含有大量的共生菌,這些共生菌利用環(huán)境中的甲烷、硫化氫、氫氣等為宿主提供絕大部分的能量和營養(yǎng)物質。海洋后生生物與化能自養(yǎng)微生物之間良好的共生關系的建立是深海生物群落維持生命活動的主要原因。然而隨著研究的深入,傳統(tǒng)技術手段在深海生命過程研究中的不足逐漸凸顯,拉曼光譜技術由于其無損的、非接觸的原位檢測優(yōu)勢,可以提供生物組織、單細胞的分子結構信息、分布特征,為深海生命過程研究打開新的窗戶。本文圍繞廣泛分布于中國南海冷泉區(qū)的深海偏頂蛤(Bathymodiolus platifrons)展開研究,利用共聚焦顯微拉曼光譜技術對深海偏頂蛤帶菌鰓絲、去共生10周的不帶菌鰓絲、甲烷氧化菌、去共生10周深海偏頂蛤的不帶菌鰓細胞、深海偏頂蛤以及大連小平島貽貝足組織分別進行拉曼分析,旨在從生物組織和單細胞水平初步探究深海偏頂蛤的共生關系以及貽貝為應對環(huán)境所形成的適應機制�；诶庾V數(shù)據(jù)對比分析得到如下結論:(1)去共生前后的深海偏頂蛤的鰓絲在形態(tài)和組分上發(fā)生明顯變化。形態(tài)上帶菌鰓絲相對較肥大飽滿,中心腔相對集中,去共生不帶菌鰓絲較瘦小,中心腔相對分散;組分上去共生前后拉曼信鰓絲的拉曼信號發(fā)生明顯變化,甲烷氧化菌的拉曼光譜位于749 cm~(-1)具有高強度遺傳信息信號,可能作為篩選甲烷氧化菌的標記圖譜。(2)去共生的深海偏頂蛤鰓細胞與常見的生物細胞組分以及形態(tài)結構基本相似。拉曼譜圖表明鰓細胞組分主要由脂質、蛋白質、核酸等組成,分別以位于789 cm~(-1)的DNA特征峰、1006 cm~(-1)苯丙氨酸特征峰、1747 cm~(-1)脂質的特征峰表示細胞核、細胞質、細胞膜,得到鰓細胞的2D拉曼彩色編碼圖。圖像直觀地展示了細胞形態(tài)結構以及組分分布情況。(3)深海偏頂蛤(Bathymodiolus platifrons)和大連小平島貽貝(Mytilus edulis)的足絲表觀差異是由貽貝足腺體分布特征決定的,是貽貝對環(huán)境的適應性表現(xiàn)。表觀上深海貝足絲的粗度約為淺海貝的5.7倍,其外皮表面相對粗糙雜亂且粘附盤較大;足腺體分布特征上深海貝足腺體分布相對分散,淺海貝足腺體分布相對集中。足絲是貽貝足內(nèi)部腺體的外在表現(xiàn)形式,不同海域貽貝足絲的表觀差異的內(nèi)在原因是其足腺體分布特征的差異,是貽貝為應對不同海域環(huán)境的適應機制。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院海洋研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：Q958.8
【部分圖文】：

第 1 章 緒論化碳作為碳源，并氧化硫化物進行二氧化碳固定，反應釋放的能量為宿主提供能量和營養(yǎng)物質（Duperron et al., 2009）。氫酶基因片段氫氧化作為替代能源的潛力（Petersen et al., 2011）。宿主貽貝為體一個可以進行化學能轉化的穩(wěn)定物理化學環(huán)境。反過來，共生菌為養(yǎng)物質以供其生存。此外，共生菌還可能通過分泌抗生素、蛋白酶助宿主適應不同的生物和非生物環(huán)境壓力（Pimenov et al., 2000）�；馁O貝而言，其可以利用環(huán)境中的硫化氫使得宿主可以避免硫此深海偏頂蛤對于深�；芎铣缮鷳B(tài)系統(tǒng)的研究具有重要意義。

共聚焦顯微拉曼光譜技術在深海偏頂蛤環(huán)境適應性機制中的應用級的基態(tài)振動能級躍遷到受激虛態(tài)再返回到電子基態(tài)的第一振動能級，此時散射光子能量為 h(ν0-Δν)，產(chǎn)生的拉曼線稱為 Stokes 線，其頻率低于入射光頻率，如處于基態(tài)電子能級第一振動激發(fā)態(tài)的分子躍遷到受激虛態(tài)再返回到基態(tài)振動能級，此時能量為 h(ν0+Δν)，所產(chǎn)生的拉曼線稱為 anti-Stokes 線，其頻率高于入射光頻率。結合玻爾茲曼分布，在常溫下處于基態(tài)的分子占絕大百分比，所以 Stokes線強度要高于 anti-Stokes 線，且隨溫度升高，Stokes 線強度降低，anti-Stokes 線強度升高。Stokes 線或 anti-Stokes 線與入射光的頻率差稱為拉曼位移（Δν=ν0-νR），對于同一種物質分子，當入射光頻率改變時，拉曼線頻率也隨之改變，但拉曼位移不變，因此拉曼位移只與分子振動能級躍遷有關，與入射光頻率無關。

顯微拉曼光譜儀的布局模式圖：1.拉曼光譜儀，2.光子晶體裝置，5.激光光源，6.光纖，7.柯勒白光照明，8.物鏡，9.聚焦10.壓電掃描臺與機械平臺ayout pattern of confocal Raman micro-spectroscopy: 1. Ramastal filter, 3. CCD detector, 4. Filer, 5. Laser light source, 6.opt for kohler illumination source, 8. Objective, 9.z axis electric m10.piezoelectric scanning station and mechanical platform與激發(fā)功率成正比，激光功率的選擇取決于激光波長和其他成像條件（激光聚焦直徑等），所以激發(fā)激光到足夠多的信號又要保證在樣品熱分解點以下。術技術主要是在光路中引入針孔，焦平面的焦點位置度聚集通過針孔后被探測器接收，而位于焦平面上下
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本文編號：2885991